基于時(shí)間延遲理論的風(fēng)電機(jī)組不定期檢修策略分析

爾德木圖

摘 ?要：我國(guó)發(fā)電技術(shù)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷進(jìn)步，風(fēng)電機(jī)組在生活中的運(yùn)用也越來越廣泛。風(fēng)電機(jī)組在使用過程中不可避免會(huì)出現(xiàn)一些故障，機(jī)組一旦出現(xiàn)故障，就會(huì)直接導(dǎo)致其無法正常運(yùn)作，直接影響到居民及企業(yè)的正常用電，造成生活不便和經(jīng)濟(jì)損失。為了避免風(fēng)電機(jī)組發(fā)生故障造成不良后果，就應(yīng)該對(duì)風(fēng)電機(jī)組不定期進(jìn)行日常檢修，但目前我國(guó)檢修技術(shù)還不足以支撐風(fēng)電設(shè)備的檢修，需要借助國(guó)外的先進(jìn)理論?；诖?，本文就時(shí)間延遲理論對(duì)風(fēng)電機(jī)組的不定期檢修策略進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組;不定期維修;維修策略

前言：目前我國(guó)對(duì)于風(fēng)電機(jī)組采取的維修方式為事后維修、預(yù)防維修、計(jì)劃維修以及狀態(tài)維修相結(jié)合的方式。對(duì)于風(fēng)電機(jī)組的檢修無論何時(shí)檢修、采取怎樣的檢修手段，都要保障數(shù)據(jù)記錄的真實(shí)性，在風(fēng)電機(jī)組的維修過程中與實(shí)踐延遲理論進(jìn)行融合，找到機(jī)組部件潛在型故障到功能型故障的規(guī)律并建模，建立起時(shí)間延遲維修模型，并以模型為基礎(chǔ)選擇相關(guān)維修策略。

1時(shí)間延遲維修

隨著國(guó)家環(huán)保的理念日益增強(qiáng)，風(fēng)能由于環(huán)保、可再生的特質(zhì)受到越來越多的關(guān)注，風(fēng)電機(jī)組的安裝量也逐年遞增，但是風(fēng)能存在隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，若運(yùn)行環(huán)境惡劣就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)各部件的故障過多，存在維修費(fèi)用昂貴、維修時(shí)間過長(zhǎng)等問題。為此使用時(shí)間延遲檢修就可以對(duì)風(fēng)電機(jī)組有針對(duì)性地進(jìn)行維修，使其維修效率大大提高的同時(shí)避免資源浪費(fèi)。

1.1狀態(tài)檢修與P-F間隔

風(fēng)電機(jī)組的檢修時(shí)在設(shè)備還在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)對(duì)其進(jìn)行預(yù)防性檢修，多數(shù)設(shè)備故障都不是突然發(fā)生，設(shè)備在其功能喪失之前都會(huì)有潛在的問題預(yù)兆。我們將設(shè)備具有潛在故障到真正存在功能性故障的過程所用的時(shí)長(zhǎng)稱作P-F間隔，如圖1。

對(duì)于風(fēng)電機(jī)組部件的P-F間隔，在間隔內(nèi)對(duì)于還未損壞部件進(jìn)行提前更換，將風(fēng)電機(jī)組的故障率減至最低，大大減少故障帶來的經(jīng)濟(jì)損失。但在實(shí)際應(yīng)用中，P-F間隔很難準(zhǔn)確獲得，目前獲得P-F間隔的方式是由工程師憑經(jīng)驗(yàn)判斷，容易造成P-F間隔判斷不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致對(duì)設(shè)備維修不足或是維修過剩的情況。因此我國(guó)急需一種根據(jù)設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的P-F間隔進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的準(zhǔn)確量化的分析方法[1]。

1.2 DTMM

時(shí)間延遲檢修是一種綜合考慮設(shè)備故障損失、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和維修成本的維修模型。在模型規(guī)劃中，設(shè)備從投入到產(chǎn)生潛在故障的時(shí)間間隔為u，u為隨機(jī)變量，密度函數(shù)為g（u），經(jīng)過一段延遲時(shí)間為s，s也是一種變量，密度函數(shù)為h（s）。如下圖，若是在紅色區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)排查，是不能檢測(cè)出潛在故障，或潛在故障已經(jīng)轉(zhuǎn)變成為功能性故障，所以想要判斷檢測(cè)周期是否合理，就是要看延遲時(shí)間是否能被充分利用，促使工作人員在綠色區(qū)域內(nèi)對(duì)風(fēng)電機(jī)組部件進(jìn)行檢修，進(jìn)行預(yù)防性更換。

經(jīng)分析，在DTMM中，風(fēng)電機(jī)組部件在時(shí)刻t前沒有發(fā)生功能故障可分為兩種情況：第一種情況是在t時(shí)刻前沒有發(fā)生潛在故障;第二種情況中雖然風(fēng)機(jī)部件在t時(shí)刻前發(fā)生潛在故障，但并沒有演變成功能故障。則部件可靠度R（t）表達(dá)式為

R（t）=

在上述公式中，等號(hào)右邊第一項(xiàng)為情況一發(fā)生的概率，等號(hào)右邊第二項(xiàng)為情況2發(fā)生的概率。

1.3參數(shù)估計(jì)

我們?cè)谶@里采用極大似然法（MLE）對(duì)DTMM進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。與傳統(tǒng)的方法不同，在假定DTMM中，g（u）和h（s）這兩個(gè)變量分布類型的前提下，對(duì)DTMM進(jìn)行參數(shù)估計(jì)所需要的似然函數(shù)，不能通過把現(xiàn)有數(shù)據(jù)帶入到密度函數(shù)中直接得到。因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)是一段時(shí)間內(nèi)部件在維修人員管理下所發(fā)生的實(shí)際事件的記錄，似然函數(shù)只能由表征產(chǎn)生的這些數(shù)據(jù)的特定情形的似然概率得到，而這些特定情形需根據(jù)參數(shù)估計(jì)需求人為構(gòu)造，即整個(gè)過程是一種基于運(yùn)維日志和情形構(gòu)造的極大似然估計(jì)過程[2]。

2風(fēng)電機(jī)組維修相關(guān)性

2.1經(jīng)濟(jì)相關(guān)性

經(jīng)濟(jì)相關(guān)性可分為經(jīng)濟(jì)正相關(guān)性及經(jīng)濟(jì)負(fù)相關(guān)性。經(jīng)濟(jì)正相關(guān)性是指若干部件進(jìn)行統(tǒng)一維修要比單獨(dú)對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行維修要節(jié)省更多的費(fèi)用。各種設(shè)備的生產(chǎn)一般通過流程作業(yè)的方式，如果對(duì)需要維修的設(shè)備進(jìn)行分組檢修，很大程度上能提高設(shè)備的可用度，不僅減少了因停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失，也大大降低了維修費(fèi)用。而經(jīng)濟(jì)負(fù)相關(guān)性指的是將維修人員的安全及產(chǎn)品質(zhì)量都考慮進(jìn)去，多個(gè)維修部件一起維修要比單個(gè)部件維修費(fèi)用更多。

2.2結(jié)構(gòu)相關(guān)性

風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)一般都具有相關(guān)性，若一個(gè)部件出現(xiàn)故障需要進(jìn)行維修，其他部件也必須進(jìn)行維修。風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)相關(guān)性不是說設(shè)備各個(gè)部件之間的故障事相關(guān)的，而是指風(fēng)電機(jī)組的部件維修之間具有關(guān)聯(lián)性。

2.3隨機(jī)相關(guān)性

隨機(jī)相關(guān)性指的是在一個(gè)風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部件的劣化過程都會(huì)對(duì)彼此產(chǎn)生一定的影響，使一個(gè)設(shè)備間的不同零件或是不同設(shè)備上的同一零件所產(chǎn)生的故障都會(huì)相互進(jìn)行作用。任何一個(gè)部件的狀態(tài)都會(huì)對(duì)其他部件狀態(tài)產(chǎn)生影響，因此將不同部件集中一起進(jìn)行維修，能夠達(dá)到維修效率的最大化，對(duì)維修費(fèi)用盡可能做出節(jié)省，使零部件的使用壽命能有效延長(zhǎng)。

3風(fēng)電機(jī)組檢修策略

3.1事后維修

事后維修是風(fēng)電機(jī)組最合適的維修方式，在設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致停工時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行緊急修復(fù)，用最快的時(shí)間使設(shè)備可以繼續(xù)運(yùn)行。這種維修方式費(fèi)用較低，可以有效降低維修成本，但是會(huì)造成設(shè)備在維修期間無法正常工作，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失

3.2預(yù)防維修

在故障發(fā)生之前，設(shè)備可以運(yùn)行的情況下對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修就叫做預(yù)防維修。由于設(shè)備沒有損壞，所以只需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和檢查，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，保障在設(shè)備發(fā)生故障停止運(yùn)行前有時(shí)間采取方法補(bǔ)救，盡力排除設(shè)備發(fā)生故障停止運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，在設(shè)備工作完成后對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障排查，避免因設(shè)備停運(yùn)造成的經(jīng)濟(jì)損失。預(yù)防維修的手段被廣泛運(yùn)用，有效降低了維修費(fèi)用。但是過多的預(yù)防性維修直接導(dǎo)致設(shè)備生產(chǎn)效率低，所以平衡預(yù)防維修與生產(chǎn)效率之間的矛盾也是必須考慮的一環(huán)[3]。

3.3計(jì)劃維修

在對(duì)設(shè)備進(jìn)行充分了解的基礎(chǔ)上，不考慮設(shè)備是否處于運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)一定的時(shí)間間隔或根據(jù)設(shè)備工作時(shí)長(zhǎng)對(duì)其進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修，使用計(jì)劃?rùn)z修有一個(gè)前提條件就是設(shè)備有明顯的損耗期，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率大大增加，大部分設(shè)備的部件都無法使用到預(yù)期時(shí)長(zhǎng)。使用計(jì)劃維修的檢修方式，能夠?qū)υO(shè)備故障及時(shí)有效的進(jìn)行改進(jìn)，避免了重復(fù)性工作反復(fù)進(jìn)行。

3.4狀態(tài)維修

很多設(shè)備發(fā)生故障都不是突然發(fā)生，而是有一定的時(shí)間曲線。所以工作人員也要采取狀態(tài)檢修的維修方式。在設(shè)備工作的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)備檢修，應(yīng)結(jié)合技術(shù)設(shè)備來保障人員安全和維修任務(wù)的完成。使用檢測(cè)技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、診斷，結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)防維修。在檢測(cè)過程中一旦發(fā)現(xiàn)了符合故障損耗的特征就要及時(shí)上報(bào)。對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修要結(jié)合設(shè)備的周期性評(píng)估，這也是對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行維修的必然發(fā)展方式。

對(duì)設(shè)備部件相應(yīng)的狀態(tài)應(yīng)采取針對(duì)性的計(jì)劃?rùn)z修方式。風(fēng)電機(jī)組的部件發(fā)生故障后要使用事后維修的維修方式，但事后維修的修理手段容易產(chǎn)生修理不足的問題;相反，由于計(jì)劃?rùn)z修的修理手段是在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，所以會(huì)造成維修過剩的情況。這兩種維修方式都無法再最大程度上發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語(yǔ)：總而言之，我國(guó)目前對(duì)于風(fēng)電機(jī)組的檢修手段還有很多可以發(fā)展的空間，目前掌握的部件檢修手段多數(shù)是針對(duì)部件進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。在部件相關(guān)性上有更科學(xué)合理的決策，大幅度節(jié)省了維修費(fèi)用。檢修人員要積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，多進(jìn)行學(xué)習(xí)和提升，才能更好的做好風(fēng)電機(jī)組的檢修工作，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉恩仁，魏夢(mèng)瑤，王建東.基于時(shí)間序列分段的風(fēng)電機(jī)組調(diào)節(jié)速率估計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2021，21（27）：11609-11614.

[2]劉坤杰，劉貴平，劉敏.風(fēng)電機(jī)組檢修安全技術(shù)交底標(biāo)準(zhǔn)化建模實(shí)踐[J].水電能源科學(xué)，2019，37（11）：170-172.

[3]符楊，李學(xué)武，黃玲玲.基于時(shí)間延遲理論的海上風(fēng)電機(jī)組不定期檢修策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2020，40（15）：133-140.